RESUMEN

En la siguiente práctica se estudia el tratamiento de datos de señales

analógicas por medio de un microcontrolador el cual trabaja solo con señales

digitales.

Este tratamiento consta de las operaciones básicas (suma, resta, multiplicación

y división)

La práctica es nuestro primer ejemplo de control digital, ya que consta de un

muestreador, un convertidor de señal analógico a digital, el microprocesador en

el que se carga un programa que hace el control sobre la señal, y finalmente un

convertidor digital analógico con el cual podemos visualizar los resultados de

nuestro control

Como señal de entrada se utilizara una onda senoidal obtenida de un

generador de funciones

OBJETIVO

Se realizara un circuito y se estudiara el tratamiento de datos de señales

analógicas por medio de control discreto el cual realice las operaciones básicas

TEORIA:

Sistema Básico de Medición:

Está compuesto principalmente por un transductor, acondicionador de señal y

una unidad de grabado, almacenamiento o indicación.

El transductor o detector primario (ó sensor) es el elemento o grupo de

elementos que responde a la cantidad física a ser medida y utiliza energía de

dicha cantidad para transformar su propio estado en tal forma que el resultado

de dicha transformación pueda ser utilizado como información útil y

representativa de dicha cantidad.

Una célula fotovoltaica es un caso típico de transductor que toma la energía

proveniente de la luz y produce a su salida (bajo condiciones de corto circuito)

una corriente proporcional a la intensidad de la luz incidente en un ancho de

banda dado.

Otro ejemplo es el potenciómetro el cual produce como salida un cambio en la

resistencia vista desde un extremo hasta la toma central o cursor. Dicha salida

o cambio de resistencia está relacionada con la posición angular del eje (para

el caso de potenciómetros rotativos) mediante una ley que puede o no ser

lineal.

En ambos casos la información que se quiere medir ha sido transformada en

una variable que puede ser manipulada.

Sin embargo, antes de poder ser almacenada, indicada, transmitida o usada

como acción de control, será necesaria una etapa intermedia con el objeto de

producir niveles y formas de señal apropiadas para dichas tareas.

Los sistemas de adquisición de datos se utilizan para medir y registrar señales

obtenidas básicamente de dos maneras:

a) Aquellas que se originan a partir de la medición directa de cantidades

eléctricas, que pueden incluir voltajes de CD y CA, frecuencia o resistencia;

suelen hallarse en las áreas de prueba de componentes electrónicos, estudios

ambientales y trabajos de control de calidad.

b) Señales que se originan a partir de transductores, como galgas

extensiométricos y termopares.

Los sistemas de instrumentación se pueden clasificar en dos clases principales:

Analógicos y Digitales:

- Los sistemas analógicos tratan en forma analógica la información de

mediciones. Un sistema analógico se puede definir como una función continua,

como una gráfica de voltaje contra tiempo, o desplazamiento contra presión.

- Los sistemas digitales manejan la información en forma digital. Una cantidad

digital puede consistir en un número de pulsos discretos y discontinuos cuya

relación de tiempo contiene información referente a la magnitud o naturaleza de

la cantidad.

Un sistema de adquisición de datos analógico consta de algunos o todos los

elementos siguientes:

a. Transductores: Para la transformación de parámetros físicos en señales

eléctricas.

b. Acondicionadores de señales Para la amplificación, modificación o

selección de ciertas partes de estas señales.

c. Dispositivos de presentación visual Para monitoreo continuo de las

señales de entrada. Estos dispositivos pueden incluir osciloscopio de

varios canales o de un solo canal, osciloscopio de almacenamiento,

panel de medidores, desplegados numéricos, etcétera.

d. Instrumentos de registro de gráficas Para obtener un registro

permanente de los datos de entrada. Estos incluyen registradores de

tinta y plumilla para proporcionar registros continuos en cortes de papel,

sistemas de registro óptico como los registradores de galvanómetro de

espejo y los registradores ultravioleta. Instrumentación de cinta

magnética para guardar los datos de entrada, conservar su forma

eléctrica original y reproducirlos posteriormente para un más detallado.

Las operaciones esenciales dentro de un sistema digital incluyen manipulación

de señales analógicas, medición, conversión y manejo de datos digitales, y

programación y control interno.

La función de cada elemento del sistema de la figura 1 se describe a

continuación.

a. Transductor. Transforma parámetros físicos en señales eléctricas

aceptables par el sistema de adquisición. Algunos parámetros son la

temperatura, presión, aceleración, desplazamiento de pesos y velocidad;

también es factible medir directamente cantidades eléctricas, como

voltaje, resistencia, o frecuencia

b. Acondicionador de señal.Por lo general incluye la circuitería de soporte

para el transductor. Esta circuitería puede proporcionar la energía de

excitación, circuito de equilibrio y elementos de calibración. Un ejemplo

de acondicionador de señal es un puente balanceado con una galga

extensométrica y unidad de fuente de energía.

c. Explorador o multiplexor. Acepta múltiples entradas analógicas y las

conecta secuencialmente a un instrumento de medición.

d. Convertidor de señal. Transforma la señal analógica en una forma para

el convertidor analógico-digital. Un ejemplo de este dispositivo es un

amplificador de voltajes de bajo nivel generados por termopares o galgas

extensiométricas.

e. Convertidor analógico-digital (ADC). Convierte el voltaje analógico a su

forma digital equivalente. La salida del convertidor A/D se puede

desplegar visualmente y estar disponible como voltaje en pasos

discretos para procesamiento posterior o grabación en un registrador

digital.

f. Equipo auxiliar. Esta sección contiene instrumentos para funciones de

programación de sistemas y procesamiento digital de datos. Las

funciones auxiliares incluyen linealización y comparación de límites.

Estas funciones se pueden ejecutar mediante instrumentos individuales

o mediante una computadora digital.

g. Registrador digital. Registra información digital en tarjetas perforadas,

cinta de papel perforado, cinta magnética, páginas mecanografiadas o

una combinación de estos sistemas. El registrador digital puede ir luego

de una unidad de acoplamiento que transforma la información digital en

la forma apropiada para la entrada del registrador digital seleccionado.

Los sistemas de adquisición de datos se utilizan en un gran número de

aplicaciones (en constante aumento), en una variedad de áreas industriales y

científicas, como la industria biomédica, aeroespacial y telemetría. El tipo de

sistema de adquisición de datos, analógica o digital, depende del uso de los

datos registrados.

En general, los sistemas de datos analógicos se utilizan cuando se requiere un

amplio ancho de banda o cuando se puede tolerar poca exactitud. Los sistemas

digitales se aplican cuando el proceso físico que en estudio varía poco (ancho

de banda angosto) y cuando se necesita una exactitud alta y bajo costo por

canal.

Los sistemas digitales varían en complejidad desde sistemas de un solo canal

para medición y registro de voltajes de cd hasta sistemas automáticos de

múltiples canales, los cuales miden un gran número de parámetros de entrada,

los comparan con respecto a condiciones o límites preestablecidos y llevan a

cabo cálculos y toman decisiones sobre la señal de entrada. Los sistemas

digitales en general son más complejos que los analógicos, tanto en términos

de volumen y complejidad de los datos de entrada que pueden manejar.

Los sistemas de adquisición de datos a menudo utilizan registradores de cinta

magnética. Los sistemas digitales requieren convertidores para cambiar

voltajes analógicos en números o cantidades digitales discretas. Inversamente,

la información digital se puede convertir de nuevo en analógica, como voltaje o

corriente, con lo cual puede utilizarse como una cantidad de realimentación que

controla un proceso industrial.

Sistema Generalizado de Adquisición de Datos.

En muchos casos, la señal o información resultante puede requerir un

procesamiento que generalmente está a cargo de un microprocesador,

microcomputador o mini computadora, dependiendo esto de muchos factores

que van desde las consideraciones económicas, a las puramente técnicas.

Por otra parte, un multiprocesamiento de la información proveniente de más de

una parte del proceso o de varios procesos puede ser necesario.

El sistema básico de medición queda entonces como se muestra en la figura

En nuestro caso se utilizo el microcontrolador AVR ATMEGA8 el cual cuenta

con un ADC interno que a su vez funciona como muestreador a al salida se

utilizo un DAC0800 el cual cambiaba la señal que se proceso digitalmente a

una señal analógica

Descripción del microcontrolador de AVR, ATMEGA328

MCU FLASH 8 BITS 8K, SMD, TQFP32 Número de base:8

Core Size:8BIT

N.º of I/O's:23

Program Memory Size:8KB

EEPROM Memory Size:512 bytes

RAM Memory Size:1KB

Velocidad del procesador:16MHZ

Tipo de oscilador: interior, exterior

N.º of Timers:3

periféricos: ADC, temporizador, Gestión de potencia

Interfaz:(Serial to Parallel Interface). Interfaz serie a paralelo,

(Universal Synchronous-Asynchronous Receiver Transmitter).

Transmisor/receptor universal síncrono-asíncrono

N.º of PWM Channels:3

Digital IC Case Style:TQFP

Supply Voltage Range:4.5V to 5.5V

Operating Temperature Range:-40 °C a +85 °C

N.º of Pins:32

Max Operating Temperature:85°C

Min Temperature Operating:-40°C

Tipo de caja :TQFP

Clock Frequency:16MHZ

Flash Memory Size:8KB

Número genérico CI:8

Tipo de interfaz:(Serial to Parallel Interface). Interfaz serie a

paralelo, (Universal Synchronous-Asynchronous Receiver

Transmitter). Transmisor/receptor universal síncrono-asíncrono

Número de función lógica:8

Max Supply Voltage:5,5V

Tamaño memoria:8 K

Tipo de memoria

LOS CONVERTIDORES DIGITALES ANALÓGICOS (DAC0800)

Definición;"Un convertidor Digital/Analógico (DAC), es un elemento que recibe información de entrada digital, en forma de una palabra de "n" bits y la transforma a señal analógica, cada una de las combinaciones binarias de entrada es convertida en niveles lógicos de tensión de salida".

Un convertidor digital analógico transfiere información expresada en forma digital a una forma analógica, para ubicar la función de este dispositivo conviene recordar que un sistema combina y relaciona diversos subsistemas que trabajan diferentes tipos de información analógica, como son; magnitudes eléctricas, mecánicas, etc,.. lo mismo que un micrófono, un graficador, o un motor y estos deberán interactuar con subsistemas que trabajan con informaciones digitales, como una computadora, un sistema lógico, un sistema con microprocesador, con microcontrolador o con algún indicador numérico.

APLICACIONES DE LOS DAC’S

Las aplicaciones más significativas del DAC son;

En instrumentación y control automático, son la base para implementar diferentes tipos de convertidores analógico digitales, así mismo, permiten obtener, de un instrumento digital, una salida analógica para propósitos de graficación, indicación o monitoreo, alarma, etc.

El control por computadora de procesos ó en la experimentación, se requiere de una interfase que transfiera las instrucciones digitales de la computadora al lenguaje de los actuadores del proceso que

normalmente es analógico. 

En comunicaciones, especialmente en cuanto se refiere a telemetría ó transmisión de datos, se traduce la información de los transductores de forma analógica original, a una señal digital, la cual resulta mas adecuada para la transmisión.

Características básicas de los convertidores;

Las características básicas que definen un convertidor digital analógico son en primer lugar, su resolución que depende del número de bits de entrada del convertidor, otra característica básica es la posibilidad de conversión unipolar ó bipolar, una tercera característica la constituye el código utilizado en la información de entrada, generalmente los convertidores digitales analógicos operan con el código binario natural ó con el decimal codificado en binario (BCD), el tiempo de conversión es otra característica que definen al convertidor necesario para una aplicación determinada, y se define como el tiempo que necesita para efectuar el máximo cambio de su tensión con un error mínimo en su resolución, otras características que definen al convertidor son; su tensión de referencia, que puede ser interna o externa, si es externa puede ser variada entre ciertos márgenes, la tensión de salida vendrá afectada por este factor, constituyéndose éste a través de un convertidor multiplicador, así mismo deberá tenerse en cuenta, la tensión de alimentación, el margen de temperatura y su tecnología interna.

Dz y Rz Ü Constituyen un regulador de voltaje de 8.2 Volts

R1 Ü Es una resistencia de polarización para el DAC08.

Rref Ü Determina la corriente máxima que pueden absorber las terminales 4 y 2 del DAC08, y se encuentra con la siguiente ecuación;

Io = Vref/Rref (255/256)

Io típica Ü corriente típica aproximadamente es de 2 mA, (con este valor su comportamiento es mas lineal).

D1 y D2 Ü Son dos diodos de acoplamiento para el DAC08 con lógica CMOS.

Los condensadores que se emplean son para eliminar el ruido. EL CONVERTIDOR DIGITAL ANALÓGICO "DAC08"

Tabla de Calibración

Porcentaje Salida Entrada Hexadecimal

ZERO 0.25 VDC 0001 1001 19h

5 % 0.30 VDC 0001 1110 1Eh

10 % 0.35 VDC 0010 0011 23h

15 % 0.40 VDC 0010 1000 28h

20 % 0.45 VDC 0010 1101 2Dh

25 % 0.50 VDC 0011 0010 32h

30 % 0.55 VDC 0011 0111 37h

35 % 0.60 VDC 0011 1100 3Ch

40 % 0.65 VDC 0100 0001 41h

45 % 0.70 VDC 0100 0110 46h

50 % 0.75 VDC 0100 1011 4Bh

55 % 0.80 VDC 0101 0000 50h

60 % 0.85 VDC 0101 0101 55h

65 % 0.90 VDC 0101 1010 5Ah

70 % 0.95 VDC 0101 1111 5Fh

75 % 1.00 VDC 0110 0100 64h

80 % 1.05 VDC 0110 1001 69h

85 % 1.10 VDC 0110 1110 6Eh

90 % 1.15 VDC 0111 0011 73h

95 % 1.20 VDC 0111 1000 78h

SPAN 1.25 VDC 0111 1101 7Dh

 CALIBRACIÓN DEL CONVERTIDOR DIGITAL ANALÓGICO

Descripción OP-AMP LM741

La serie del LM741 son amplificadores operacionales de propósito general cuyo rasgo desempeño se mejoro sobre el estándar de la industria como el LM709. Ellos son directos, reemplazos plu-ings para el 709C, LM201, MC1439 y 748 en la mayoría de las aplicaciones.

Los amplificadores ofrecen muchos aspectos que hacen sus aplicaciones a prueba de tontos, protección de sobrecarga sobre las salidas y entradas,

ninguno latch-up cuando la gama de modo común es excedida, así como también libertad desde las oscilaciones.

El LM741C/LM741E son idénticos al LM741/LM741A excepto que el LM741C/LM741E tiene su desempeño garantizada sobre una gama de temperatura de 0° C a +70° C, en lugar de -55° C a +125° C.

El siguiente circuito encontrado en Internet es una guía a seguir acerca de los componentes y forma de conexión que pudiera tener la practica

CÁLCULOS

Frecuencia de trabajo del ADC del microcontrolador ATMEGA8

Frecuencia de trabajo preestablecida del microcontrolador = 4MHz

Pre-escala del reloj del ADC = 32

Frecuencia de trabajo del circuito = 4MHz / 32 = 125KHz

Razón de muestreoLa frecuencia de muestreo de una señal en un segundo es conocida como razón de muestreo medida en Hertz (Hz).La razón de muestreo determina el rango de frecuencias de un sistema. A mayores razones de muestreo, habrá más calidad o precisión.Por ejemplo en audio digital se usan las siguientes razones de muestreo:24 KHz – 24.000 muestras por segundo.Una muestra cada 1/24.000 de segundo.Una señal de audio muestreada a 48 KHz tiene una mejor calidad, que una señal muestreada a 24 KHz. Pero, una señal muestreada a 48 KHz, ocuparía el doble de ancho de banda que la de 24 KHz. Por lo que si queremos mayor calidad, lo perdemos en ancho de banda. Cuando se descargan archivos desde Internet, MP3 por ejemplo, éstos tienen diferentes calidades, un archivo MP3 de mejor calidad, ocupará mayor espacio en disco. La calidad de un disco compacto (CD) equivale a un muestreo de 44.1 KHz a 16 bits, éste es el estándar. Si decimos que los archivos MP3 tienen calidad de CD, es que están muestreados a 44.1 KHz a 16 bits.

Mientras que el muestreo representa el tiempo de captura de una señal, la cuantificación es el componente amplitud del muestreo. En otras palabras,

mientras que el muestreo mide el tiempo (por instancia 44,100 muestras por segundo), la cuantización es la técnica donde un evento analógico es medido dado un valor numérico.

Para hacer esto, la amplitud de la señal de audio es representada en una serie de pasos discretos. Cada paso está dado entonces por un número en código binario que digitalmente codifica el nivel de la señal. La longitud de la palabra determina la calidad de la representación. Una vez más, una palabra más larga, mejor la calidad de un sistema de audio (comparando una palabra de 8 bits con una de 16 bits o 32 bits).

El bit de resolución de un sistema define el rango dinámico del sistema.6 dB es ganado por cada bit.Por ejemplo:8 bits equivale a 256 estados = 48 dB (decibeles)16 bits equivalen a 65,536 estados = 96 dB.

Entonces, se debe de tomar muestras a tiempos menores y se debe de cuantificar a mayores niveles (bits), si sucede lo contrario suceden errores de cuantificación.

DESARROLLO

La primer idea para la realización del manipulador de datos consistió en utilizar un conversor analógico a digital (circuito integrado con matrícula ADC0804LCN), el cual convertiría una señal de entrada senoidal con una frecuencia de 1 a 10KHz en una señal digital (al formato binario de "unos" y "ceros" que los circuitos lógicos son capaces de entender) de 8 bits de resolución, esta señal digital ingresaría al microprocesador permitiendo realizar

la suma, resta, multiplicación y división, por último la señal digital modificada se enviaría a un conversor digital a analógico cuya magnitud se visualizaría mediante el osciloscopio. Tal idea presentó un gran problema la sincronización del ADC y el microcontrolador por lo que se abandono y se buscaron alternativas.

En esta imagen se muestra la conexión del circuito ADC0804 para llevar a cabo la conversión analógica a digital, mediante los leds se apreciaba el destello y por tanto el funcionamiento del circuito.

Una alternativa que proporcionó la sincronización del ADC y el microcontrolador, fue la elección del microcontrolador ATMEGA8 de atmel el cual incluye dentro de su encapsulado 6 canales de conversión de señales analógicas de voltaje a digitales ubicados en el PORTC (PC0 a PC5) con una resolución máxima de 10 bits. Utiliza el método de aproximaciones sucesivas con una frecuencia de trabajo entre 50KHz y 200KHz, se eligió la pre escala de reloj del ADC con un factor de 32, por lo que la frecuencia de funcionamiento del circuito se estableció en 125KHz como se mostró en la sección de cálculos.

Para poder digitalizar una señal analógica continúa, es necesario llevar a cabo un muestreo (sampling) de la señal analógica de una manera como se muestra a continuación (la señal analógica que está siendo muestreada es mostrada en color azul):

Mediante el uso del software AVR Studio 4 se escribió el siguiente programa en lenguaje C, el cual fue modificado y corregido en varias ocasiones hasta obtener un buen funcionamiento.

#include <avr/io.h>

Archivo de cabecera hace que el preprocesador se encargue de incluir el archivo correcto con las definiciones necesarias para trabajar con el microcontrolador seleccionado.

#include <avr/interrupt.h>

Archivo de cabecera que da soporte a las interrupciones.

//uint8_t op1;

Declara la variable op1 como un entero sin signo de 8 bits.

uint8_t op2;

Declara la variable op2 como un entero sin signo de 8 bits.

uint8_t res;

Declara la variable res como un entero sin signo de 8 bits.

void init_ADC(void){

Inicializa ADC.

DDRB=255;

Registro de dirección de datos para el Puerto B.

ADMUX=_BV(ADLAR);

En el registro de selección de multiplexor (ADMUX) se asigna un uno a su bit 5 (ADLAR) para que el resultado sea alineado a la izquierda del ADC.

ADCSRA=_BV(ADEN)|_BV(ADFR)|_BV(ADIE)|_BV(ADSC);

En el registro de control y de estado A (ADCSRA) se asigna un 1 al bit 7 (ADEN) para habilitar el ADC, al bit 5 (ADFR) para habilitar el modo free running, al bit 3 (ADIE) para habilitar la interrupción por ADC y al bit 6 (ADSC) para iniciar conversión.

sei();

Habilitación de interrupciones globales.

}

ISR(SIG_ADC){

Para que en el microcontrolador se programe que en el vector de interrupción que corresponde al convertidor analógico a digital se realice algo en específico.

//op1=ADCL;

Cuando la conversión analógico-digital se ha completado, el resultado es colocado en este par de registros, cuando se lee ADCL, el registro no se actualiza hasta leer ADCH, si el registro es ajustado a la izquierda y no se requieren más de 8 bits, se puede leer solamente ADCH.

op2=ADCH;

res=op2;

PORTB=res;

Se envian los resultados por el Puerto B habilitado como salida.

}

int main (void){

init_ADC();

Inicializa el ADC.

ADCSRA|=_BV(ADSC);

En el registro de control y de estado A (ADCSRA) se asigna un 1 al bit 6 (ADSC) para iniciar conversión.

while (1){

Ejecuta el ciclo infinito

}

}

En la instrucción res=op2; se modificaba el formato según la operación a realizar por ejemplo para la división res=op2/3; para la suma res=op2+10;, para la resta res=op2-10; y para la multiplicación res=op2*2;.

Se muestra el diagrama del circuito el cual fue montado sobre una protoboard, la configuración de conexión del ATMEGA8 muestra un capacitor externo en el pin 21(AREF) debido a que los bits de registro del ADC REFS1 y REF0 son bits de selección de referencia de voltaje para el ADC en este caso de 2.5 V.

PB0/ICP114

PB1/OC1A15

PB2/SS/OC1B16

PB3/MOSI/OC217

PB4/MISO18

PB5/SCK19

PB6/TOSC1/XTAL19

PB7/TOSC2/XTAL210

PC6/RESET1

PD0/RXD2

PD1/TXD3

PD2/INT04

PD3/INT15

PD4/T0/XCK6

PD5/T111

PD6/AIN012

PD7/AIN113

PC0/ADC023

PC1/ADC124

PC2/ADC225

PC3/ADC326

PC4/ADC4/SDA27

PC5/ADC5/SCL28

AREF21

AVCC20

U1

ATMEGA8

D012

D111

D210

D39

D48

D57

D66

D75

VR+14

VR-15

COMP16

V+13

V-3

TC1

IOUT4

IOUT2

U2

DAC0800

3

26

74 1 5

U3741

C10.1u

R14k7

R210k

RV120k

R310k

+10v

C2

0.1u

C3

0.1u

C4

0.1u

-10v

+5v

U1(PC0/ADC0)

A

B

C

D

La configuración del conversor digital a analógico (DAC0800) fue tomada del datasheet del circuito debido a que es considerada por el fabricante por la más recomendable y en la cual dicho circuito integrado tiene un mejor desempeño. Se tuvo la precaución de utilizar un amplificador operacional de propósito general en este caso un UA741 en modo sumador debido a que se debe de amplificar la señal analógica de salida para ser detectada o podría ser confundida con ruido.

En esta imagen se muestra el circuito una vez armado en la protoboard y la primera prueba, se aprecia la conexión de las terminales del generador de funciones, del osciloscopio (canal 1 y 2) así como la fuente de alimentación que en este caso para el microcontrolador fue de 5 volts, para el DAC0800 y el UA741 las tensiones corresponden a +Vcc = +10V, y –Vcc =-10V uniendo la tierra y la tierra flotada.

Una vez compilado el programa y verificando que no se mostraran mensajes de error, se grabó en la memoria flash del microcontrolador mediante el programador AVR ISP MKII el cual permite programar el microcontrolador estando este en el circuito que va a controlar, en la siguiente imagen se aprecia que el programador siempre estuvo conectado sin afectar el funcionamiento del circuito.

En las siguientes imágenes se muestra como se esta comprobando el funcionamiento del circuito, las conexiones al visualizar en la pantalla del osciloscopio la señal senoidal de entrada y el muestreo que esta llevando a cabo el ADC.

Una vez verificado el funcionamiento del circuito y ajustando la frecuencia de la señal de entrada se procedió a realizar las operaciones de suma, resta, multiplicación y división cuyos resultados experimentales serán analizados en la parte de resultados.

Para realizar cada operación el procedimiento fue el siguiente:

- Observar la señal senoidal de salida y la señal obtenida con el muestreo, sin modificar la señal de entrada.

- Cambiar el formato de la instrucción res=op2; con el signo de la operación correspondiente.

- Compilar el programa y grabar en el microcontrolador.- Observar el desplazamiento de la señal de salida, realizar ajuste de la

posición y divisiones de voltaje mediante el osciloscopio.

- Tomar una fotografía para analizar los resultados.

En la siguiente imagen se muestra la disposición del equipo, material y circuito previo a realizar las operaciones:

Secuencia de las operaciones realizadas:

- Sumar 0 (res=op2+0)- Restar 10 (res=op2-10)- Sumar (res=op2+10)- Multiplicar (res=op2*1)- Multiplicar (res=op2*2)- Dividir (res=op2/2)

RESULTADOS

- Sumar 0 (res=op2+0)

En este caso no se ha modificado la señal senoidal de entrada (parte superior) por lo tanto la señal muestreada de salida (parte inferior) es la misma.

- Restar 10 (res=op2-10)

- Sumar (res=op2+10)

- Multiplicar (res=op2*1)

- Multiplicar (res=op2*2)

- Dividir (res=op2/2)

CONCLUSIONES

Al concluir la práctica se han obtenido tanto experiencia como conocimiento acerca del funcionamiento de los conversores ADC y DAC dentro del circuito manipulador de datos, en general se utilizan circuitos integrados que realizan estas funciones en forma directa o con un mínimo de componentes extras.

Sin embargo existen casos en que debemos, por costo, practicidad, disponibilidad o por lo específico de la aplicación, aplicar otros sistemas.

Los primeros parámetros de elección serán precisión y velocidad aunque también pesan sobre la elección la simplicidad de uso, consumo y costo.

Debe de tomarse en cuenta que entre cada muestreo la porción de la señal situada entre una toma de muestra y la toma de la muestra que le sigue se perderá, lo único que se puede hacer para minimizar la pérdida de información es aumentar la frecuencia de los muestreos.

La manera en la que funciona el ADC del microcontrolador es que conforme se va llevando a cabo la digitalización de la señal de entrada analógica, para una señal de entrada continua el conversor ADC estará enviando constantemente palabras binarias hacia el microcontrolador las cuales serán sometidas a operaciones como suma, resta, multiplicación y división para luego ser decodificadas mediante un conversor DAC.

Al ser este una parte del tratamiento digital de señales se aprecian las diferencias entre los tipos de señales como las analógicas (tiempo y amplitud continuos), las señales muestreadas (tiempo discreto y amplitud continua), la señal cuantizada (tiempo contínuo y amplitud discreta) y la señal digital (tiempo y amplitud discretos).

En la imagen se aprecia el defasamiento entre la señal de entrada y la señal de salida, en un principio se tomo en cuenta que podría ser causado por algún capacitor al tratar de disminuir el ruido en la señal de salida pero al revisar la función que cumplían cada uno de los 4 capacitores cerámicos del circuito se descartó la idea debido a que su presencia se justificaba por ejemplo en el microcontrolador el capacitor cerámico sirve para seleccionar la referencia de voltaje necesaria para el ADC interno, en el caso de los 3 capacitores cerámicos en la configuración del DAC0800 se justifica porque permiten el funcionamiento del conversor y a la vez un mejor desempeño. Por lo que se concluye que el defasamiento se debe a que una vez que se inicia una conversión el ADC toma 13 ciclos de reloj al microcontrolador para llevarla a cabo, a excepción de la primera que toma 25 ciclos, pero basándonos en datos que proporciona el software AVR STUDIO 4, indica que le toma 31 ciclos (aproximadamente 7.75 micro segundos) antes de iniciar las conversiones en modo FREE RUNING.